Enzymer som används av bakterier för att bryta ner slem i tarmen kan ge en användbar biomarkör för tarmsjukdomar, enligt ny forskning publicerad i Naturkommunikation .

Forskare vid University of Birmingham och Newcastle University har framgångsrikt identifierat och karakteriserat ett av nyckelenzymerna som är involverade i denna process. De visade hur enzymet gör det möjligt för bakterier att bryta ner och mata sockerarter i slemskikten som kantar tarmen.

Forskningen erbjuder ett betydande steg framåt i vår förståelse av de komplexa medberoende relationerna som fungerar i tarmen, som lite är känt för närvarande. Eftersom mekanismen som används av enzymet är särskilt utmärkande, forskarna räknar med att det kan användas i utvecklingen av ny diagnostik för tarmsjukdomar.

Molekylerna i slem, kallas mucin, produceras ständigt av kroppen för att generera slemskiktet i tarmen som utgör en barriär mellan tarmens komplexa populationer av bakterier och resten av kroppen. Mucin innehåller kedjor av sockermolekyler som kallas glykaner, och dessa ger också en viktig källa till näringsämnen för bakterier.

Teamet undersökte hur detta enzym sitter på utsidan av bakteriecellen och klipper bort delar av mucinmolekylen, tar dem in i bakteriecellen för att konsumeras.

Eftersom glykaner är kända för att förändras när vissa sjukdomar finns i kroppen, forskarna räknar med att det kommer att vara möjligt att använda enzymerna för att ta en ögonblicksbild av glykanerna i en biopsi och använda det som en biomarkör för tidig upptäckt av sjukdomen.

Ledande forskare, Dr Lucy Crouch, vid University of Birminghams School of Biosciences, förklarar:"Slem är strukturerat lite som ett träd, med massor av olika grenar och löv. Många av de enzymer som hittills upptäckts kan klippa bort några av bladen att äta, men enzymet vi studerade kommer att klippa bort en hel gren - det är en ganska distinkt mekanism och det ger oss en användbar biomarkör för att studera sjukdom."

Teamet har undersökt denna process i tre olika sjukdomar. De undersökte vävnad från vuxna som lider av ulcerös kolit och kolorektal cancer, och från för tidigt födda barn med nekrotiserande enterokolit, en allvarlig sjukdom där tarmen blir inflammerad och kan börja dö. De fann att genom att lägga till enzymet till proverna och märka glykanerna med ett fluorescerande färgämne, de kunde få användbar information om glykanstrukturen.

Dr Crouch tillägger:"Även om vi fortfarande inte helt förstår vad glykanstrukturerna är gjorda av och hur dessa varierar mellan olika vävnadstyper, vi kan se att skillnaderna i struktur mellan hälso- och icke-frisk vävnad är ganska utmärkande. Vi hoppas kunna använda dessa enzymer för att börja producera bättre diagnostik för de mycket tidiga stadierna av dessa sjukdomar."